海藻纤维在纺织领域的研究进展

张玉海

（山东淄博纺织行业协会，山东淄博 255000）

海藻纤维在纺织领域的研究进展

张玉海

（山东淄博纺织行业协会，山东淄博 255000）

分析了海藻纤维的形态结构及性能特点，探讨了海藻纤维及其产品的开发和应用现状，并进一步展望了海藻纤维在纺织领域里的开发远景。

海藻纤维；远红外；自阻燃；生物降解性；电磁屏蔽

进入21世纪以来，随着世界人口的增长，能源危机，资源枯竭，可以由大自然产生的纤维素纤维备受关注。由于传统的棉、麻天然纤维素纤维在发展规模方面有一定局限，如棉花的“与粮争地”的问题，因此人们把视线越来越多的集中在可生物降解，集自然与美观、舒适与健康于一体的天然环保型新纤维品种。海藻纤维以其各种优异性能在纺织领域的应用得到了消费者的关注。海藻纤维属于天然植物做成的原料，其废弃物能够生物分解回归大自然，不污染环境，海藻纤维具有保湿和矿物质的钙、镁成份对皮肤有自然美容的效果[1]。在目前生化科技的持续进步推动下，若能将这些具有保温、保健及美容功能的纤维，与实际应用和流行时尚、色彩、款式等设计相互结合，将能够获得广大消费者的青睐与使用，顺应健康、环保理念的进一步推广，相信在不久的将来人们的生活会与这种奇特的纤维有着更紧密的联系。

1 海藻纤维的形态结构

海藻纤维粗细均匀且纵向表面有沟槽，横截面呈不规则的锯齿状且无较厚的皮层存在,和普通黏胶纤维的截面比较相似，纤维的微观形貌主要取决于凝固的条件，固化成型过程要脱除大量溶剂，使得纤维横截面收缩，呈不规则的锯齿状[2]。

2 海藻纤维的性能特点

2.1 远红外功能[3]

海藻炭是天然的海藻类（昆布、海带、马尾藻等）经过特殊窑烧成的灰烬物。海藻炭内含钠量少，含有丰富矿物质，化学成份多，也含有一些藻盐类成分。在抽出海藻炭内的藻盐类后，以特殊的制造程序将海藻炭烧成黑色，黑色化的海藻炭便具有良好的远红外线放射效果。

海藻炭纤维是将海藻炭的炭化物，经过粉碎成为超微粒子后，再与聚酯溶液或尼龙溶液等混炼纺制予以抽丝、加工而成的纤维。这种纤维可以与天然棉或其它纤维混纺，纺成的纱线便具有远红外线放射机能。远红外线照射能使人体血液产生共鸣共振，促使体内水分子振动，分子间磨擦产生热反应，促使皮下温度上升。热胀冷缩效应使微血管扩张，加速血液循环、促进新陈代谢、消除体内的有害物质，并且能迅速产生新酵素，使人体生理机能更加活络。

一般而言，只要使用15%～30%的海藻炭纤维就具有良好的远红外线放射效能，可以编织成具有远红外线放射机能的各种织物，应用在袜子以及内衣等产品上。

2.2 负离子功能[4]

海藻炭纤维能产生负离子，可以促使人体新陈代谢旺盛，使身体健康，而且海藻炭纤维含有矿物质可放出α波，让人心境宽松而具有舒适感。

海藻炭纤维面料具有保温及保健双重效果，适用于T恤、内衣等服装，长期穿着使人体分子磨擦产生热反应，促进身体血液循环，具有一种蓄热保温的效果。海藻炭纤维织成的袜子具有保温、抗菌及防臭效果。

2.3 自阻燃性能

海藻纤维是一种自阻燃纤维，热稳定性较好，极限氧指数为34.4，燃烧过程中纤维的炭化程度高，离开火焰即熄灭。从海藻酸钠的热分解过程可以看出，海藻酸钠热分解过程中能释放出大量的水和CO2，水分子的汽化吸收大量的热量，降低纤维表面的温度。另外，生成的水蒸汽和CO2属惰性气体，将海藻纤维分解出的可燃性气体浓度稀释，达到阻燃的效果[5]。

2.4 高透氧性

海藻酸纤维吸湿后形成亲水性凝胶，与亲水基团结合的“自由水”成为氧气传递的通道，氧气经吸附一扩散一解吸过程，从外界环境进人伤口组织内环境；另外纤维内的高M段作为纤维的分子骨架形成氧气进入的空穴[6]。

2.5 生物降解性和相容性[7]

海藻酸盐纤维是一种生物可降解的纤维，这就解决了对环境污染的问题。其生物相容性好，织物穿着舒适、卫生、绿色、环保，对人体皮肤不会产生过敏等不良反应。

2.6 金属离子吸附性

海藻酸钠在水溶液存在着—COO—，—OH基团，能与多价金属离子形成配位化合物。海藻酸中的G结构蛰合多价金属离子，形成导电链，可提高大分子链的聚集能，提高织物的电磁屏蔽和抗静电能力，可用于制造电磁屏蔽防护纺织品[8]。

2.7 高吸湿性

海藻纤维大分子上的羧基具有很强的水合能力，可以结合大量的水，而且海藻纤维的无定形区（水分子的可及区）较大，它可以吸收20倍于自己体积的液体，所以其吸湿性比棉纤维和甲壳素纤维优异[9]。织物穿着凉爽，不易产生静电、起毛和起球。

3 海藻纤维及其面料等产品的开发和利用现状

3.1 Seacell海藻纤维面料

Seacell海藻纤维由德国Alceru Schwarza公司生产，是利用海草内含有之碳水化合物、蛋白质(氨基酸)、脂肪、纤维素和丰富矿物质的优点所开发出的纤维，这种纤维的制法是以lyocell纤维的生产制造程序为基础，在纺丝溶液中加入研磨得很细的海藻粉末或悬浮物予以抽丝而成。这些海藻主要来自于棕、红、绿和篮藻类，尤其是棕藻类及红藻类是最佳海藻纤维的原材料。

Seacell纤维可以加工成任意长度和纤度的短纤或长丝，也可以与其它纤维混纺，如与天然纤维或人造纤维混纺，只要在织品中混有25%的Seacell纤维，就可感受到Seacell的优点。这种织品的终端用途可以应用在衬衣(Hanro已采用)、家用纺织品、床垫等。另Seacell Active是一种抗菌型的产品，在纺丝时添加银与抗菌剂成分，能缓慢释放银离子，能够持久提供抗菌功能，这种织物可设计作为具有抗菌运动衫、床单、被子、内衣及家饰用品[10]。

3.2 能“美容护肤”的海藻纤维[11]

意大利Zegna Baruffa Lane Borgosesia纺丝公司也推出一种名为Thalassa的长丝，丝中含有海藻成份，用这种纤维制成的面料和服装比一般纤维制成的面料和服装更能保持和提高人体表面温度。这种含有海藻成份的面料穿着后可以让人的大脑松弛，也可以提高穿着者的注意力与记忆力，还具有抗过敏、减轻疲劳及改善失眠状况的功能。

3.3 海藻纤维内衣

日本一家特种纤维公司是世界首家实现海藻纤维大批量生产的厂家，其工艺属领先地位。这家公司自2000年在韩国销售海藻纤维内衣，目前已扩大到欧洲和东南亚等国家。海藻纤维在内衣上的应用充分体现了海藻纤维能反射远红外线，产生负离子保暖和保健作用的特性[12]。

3.4 壳聚糖接枝海藻纤维

山东青岛大学公开了一种壳聚糖接枝海藻纤维及其制备方法与用途的专利，这种纤维由于表面包覆一定的壳聚糖，因而具有良好的吸湿性和抗菌性，且无毒、无害、安全性高及生物可降解性，在医药、环保等领域均有良好的应用前景[13]。

3.5 防紫外线海藻纤维服装

秘鲁纺织业研制出一种海藻纤维服装，能够抵御紫外线侵袭和预防皮肤癌。据西班牙《数码报》2008年报道[14]，这种服装用以海藻酸盐为原料开发的海藻纤维制成，能够有效防止人体过度暴露在紫外线中，从而预防严重的眼部疾病和皮肤癌等皮肤疾病。这种服装包括帽子、夹克、上衣、内衣和泳装等，都是由秘鲁海域中盛产的杉藻纤维制成。这种海藻纤维能够抵御99.7%的紫外线侵袭。

3.6 抗菌防臭纺织品

纺织品的抗菌防臭功能主要是通过加入抗菌剂来实现，可以利用抗菌金属离子（如银离子）或天然抗菌剂（如壳聚糖、芦荟等）来制备抗菌海藻纤维。例如德国Alceru-Schwarza公司新开发一种具有抗菌功能的Lyocell海藻酸纤维即能抑制大多数种类的细菌[15]。

3.7 高档服装面料的开发应用[16]

海藻纤维吸湿性好，但缺点是强度、弹性及色泽不够理想，所以在纱线原料的选用上，多采用混纺或交织技术，例如将海藻纤维与莫代尔、黏胶纤维、棉纤维等纺织原料进行混纺，可弥补海藻纤维性能上的不足。浙江纺织服装科技有限公司采用32%海藻纤维／60%MODAL／85%牛奶纤维三合一混纺色纱，并添加氨纶长丝，织造具有一定弹性和抗菌性的色织针织坯布，并对产品的有关技术指标进行了测试，结果各性能良好，其产品物理指标和外观质量均达到一等品要求。另外浙江纺织服装科技有限公司以海藻纤维／长绒棉混纺纱线为经纬纱织造，或以棉纱与海藻／黏胶混纺纱线交织，开发出两种大提花缎纹织物，采用低温、低碱、低盐染色工艺，开发了中高档床上系列用品。此面料的特点是富有光泽、手感柔滑、吸湿透气、舒适性较好。

4 海藻纤维的发展前景

我国是世界上最大的海藻养殖与加工国，海藻酸盐产量占世界的一半以上，非常有利于海藻纤维原料的获得和大规模开发生产。同时，海藻纤维原料的生产不占用石油和土地资源，有助于减轻纺织工业对石油和棉花等的过度依赖。

海藻纤维在高档保健服装、儿童玩具以及医疗、环保等领域应用前景广阔。但是，在应用方面的扩展仍需要我们不断探索，主要表现在：

(1)提高海藻纤维力学性能。可以考虑控制其工艺条件来提高其性能；也可以通过与其他高聚物共混改善强度，吸湿性，染色率等。

(2)赋予海藻纤维功能性。可以通过加入抗菌离子或天然抗菌剂来提高纤维抗菌性能，降低成本，使其更广泛应用于医疗领域；也可通过离子交换、吸附、共混等方法制备吸附及香味除臭纤维、远红外抗辐射纤维和相变调温纤维等功能性海藻纤维，利用海藻纤维的金属离子吸附性制备拥有电磁屏蔽特性的纤维及抗静电防护纤维，扩大海藻纤维的市场份额。

5 结论

由于海藻纤维特殊的形态结构，由海藻炭纤维制作的织物具有良好的远红外线放射效能和负离子功效；而且海藻纤维还具有良好的自阻燃性能、高透氧性能、生物降解性和相容性、金属离子吸附性、高吸湿性等特殊性能，在高档保健服装、内衣、家用纺织品、床垫、环保等领域应用前景十分广阔。

随着科技的进步，人们对健康、环保理念的进一步加深，相信在不久的将来人们的生活会与海藻纤维有着更紧密的联系。

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RESEARCH PROGRESS OF ALGINATE FIBER IN TEXTILE FIELD

ZHANG Yu-hai
(Zibo Textile Industry Association，Zibo 255000，China)

This paper analyzes the characteristics of morphological structure and properties of alginate fiber, discusses the development and application status of alginate fiber and its products,and forecasts the development prospect of seaweed fiber in the textile field.

alginate fiber;far infrared;self flame-retardance;biodegradability;electromagnetic shielding

TS102

A

10.3969／j.issn.1672-500x.2013.03.008

1672-500X(2013)03-0026-04

2013-04-19

张玉海（1972-），男，山东青岛人，硕士，工程师，从事新材料的研究与开发。